StudiumOffene Abschlussarbeiten
Registrierung von Punktwolken mittels kleinste Quadrate Ausgleichung

Registrierung von Punktwolken mittels kleinste Quadrate Ausgleichung

E-Mail:  florian.politz@ikg.uni-hannover.de
Team:  Politz, Brenner
Jahr:  2019

Einführung und Ziel der Arbeit

In den Landesvermessungsämtern liegen flächendeckende Airborne Laser Scanning (ALS) Punktwolken mit unterschiedlichen Punktdichten in einer hohen Positionsgenauigkeit vor. Des Weiteren leiten sie auf Basis von digitalen Bildflügen mit hohen Überlappungen unter Einsatz von Dense Image Matching (DIM) Punktwolken ab, welche eine Auflösung im Pixelbereich besitzen. Um Änderungen zwischen verschiedenen Punktwolken detektieren zu können, aber auch um das Digitale Gelände und Oberflächenmodell zu aktualisieren, ist die korrekte Registrierung zweier verschiedener Punktwolken ein wichtiger und notwendiger Teil in der Prozesskette.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen globale Transformationsparameter für Punktwolken-Kacheln und einzelnen Punktwolken-Flugstreifen mit Hilfe von lokalen Transformationsparametern bestimmt werden. Die lokalen Transformationsparameter sollen mittels kleinster Quadrate Ausgleichung unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Eigenschaften von ALS- und DIM-Punktwolken bestimmt werden. Die Güte dieser lokalen Transformationen sollen als Gewicht in einer globalen Ausgleichung genutzt werden, um so stabile und einheitliche Registrierungsparameter für das Gebiet zu erhalten und dadurch auch lokal schwache Regionen zu stützen.

Aufgaben

1.    Einarbeitung in die Punktwolkendaten und relevanter Algorithmen und Literatur

2.    Registrierung von Punkten innerhalb einer Kachel mittels kleinster Quadrate Ausgleichung unter Berücksichtigung der punktwolkenspezifischen Charakteristika, z.B. mittels Normalenvektoren oder Abweichungen zur lokalen Ebene

3.    Untersuchung geeigneter Bewertungskriterien für die Güte von Registrierungsparametern

4.    Ausgleichung der Transformationen einzelner Gebiete in einem gemeinsamen Ansatz unter Berücksichtigung der Registrierungsgüte; dabei Unterscheidung zwischen kachelweisem- und streifenweisem Ansatz

5.    Registrierung über einzelne, ausgewählte Punkte oder kleiner Teilgebiete innerhalb einer Kachel und Generierung stabiler Transformationsparameter für das übergeordnete Gebiet; dabei Unterscheidung zwischen kachelweisem- und streifenweisem Ansatz

6.    Weitere Untersuchungen hinsichtlich der zu erlaubten minimalen und maximalen Beobachtungsgrößen (Kacheln/Streifen) und deren Einfluss auf das Registrierungsergebnis

7.    Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse

Voraussetzungen

Programmierkenntnisse in Python wünschenswert

Ansprechpartner

Florian Politz (Email florian.politz@ikg.uni-hannover.de, Tel. 0511 762-19436)

apl. Prof. Dr.-Ing. Claus Brenner (Email claus.brenner@ikg.uni-hannover.de, Tel. 0511 762-5076)

Institut für Kartographie und Geoinformatik, Appelstraße 9a, 30167 Hannover, Raum 616